Miłość jest nietypową perspektywą dla Risy Koizumi i Atsushiego Ootaniego, którzy w liceum starają się znaleźć partnera idealnego. Koizumi mierzy 172 cm, co czyni ją znacznie wyższą od przeciętnej dziewczyny, podczas gdy Ootani jest znacznie niższy od przeciętnego chłopaka, mierząc 156 cm. Na dodatek ich ukochani zakochują się w sobie, pozostawiając Koizumi i Ootaniego w komicznej konsternacji i zrozpaczeniu. Aby spraw było jeszcze gorsza, ich nauczyciel klasy oznacza ich jako komediowy duet ze względu na ich osobowości i wyraźną różnicę wzrostu, a ich klasa traktuje ich kłótnie jak skecze. Lovely★Complex śledzi losy Koizumi i Ootaniego, gdy wspierają się nawzajem w poszukiwaniu miłości i stają się bliskimi przyjaciółmi. Oprócz swoich absurdalnych wybryków, szybko odkrywają nieoczekiwaną podobieństwo w gustach muzycznych i modowych. Może posiadają jeszcze nieodkrytą chemię, ale czy miłość może rozkwitnąć między tym niedopasowanym dwójką?